Investigadores de ETH Zúrich han utilizado elementos de encofrado impresos en 3D, fabricados con espuma mineral reciclable, para crear una losa de hormigón prefabricado.
Los ingenieros afirman que la losa es más ligera, está mejor aislada y utiliza un 70 % menos de material.
Si se adoptara a gran escala, los arquitectos consideran que esto podría ayudar a reducir la huella de carbono de la construcción y, en particular, del cemento, que es el mayor emisor individual de CO2 del mundo.
Investigadores de ETH Zúrich han utilizado impresos en 3D elementos de encofrado fabricados con espuma mineral reciclable para crear una losa de hormigón prefabricado que, según afirman, es más ligera, está mejor aislada y utiliza un 70 % menos de material.
El sistema, conocido como FoamWork, consiste en un molde rectangular convencional lleno de 24 elementos de encofrado mineral de distintas formas y tamaños, antes de verter el hormigón alrededor de ellos y dejarlo fraguar, creando celdas huecas en todo el panel.
La geometría interna resultante se optimizó para reforzar la losa a lo largo de sus principales líneas de tensión, lo que proporciona la resistencia necesaria y reduce drásticamente la cantidad de hormigón necesaria para fabricarla.
Si se adoptara a gran escala, el arquitecto Patrick Bedarf considera que esto podría ayudar a reducir la huella de carbono de la construcción y del cemento en particular, que es el mayor emisor individual de CO2 del mundo.
«La construcción contribuye significativamente a las emisiones de CO2, y solo la producción de cemento es responsable del 7 % de las emisiones mundiales», afirmó Bedarf, investigador del departamento de Tecnologías de Construcción Digital (DBT) de ETH Zúrich.
«Con FoamWork, se reducirían las emisiones derivadas del consumo de material en la losa de hormigón. La menor masa también tendría efectos secundarios en el dimensionamiento de toda la estructura portante y reduciría los esfuerzos de transporte y manipulación en las obras.»
Los propios elementos de encofrado se imprimen en 3D mediante un brazo robótico autónomo, utilizando espuma mineral, que tradicionalmente se fabrica mediante la espumación de cemento y que cada vez se utiliza más como material aislante en la construcción debido a su alta porosidad.
Para evitar las emisiones asociadas a la producción de cemento, el sistema FoamWork utiliza una alternativa desarrollada por la startup suiza FenX, que se fabrica a partir de un residuo de las centrales eléctricas de carbón denominado ceniza volante.
Esto ayuda a minimizar la huella de carbono de la espuma, afirma la empresa, incluso teniendo en cuenta las emisiones asociadas a la combustión del carbón.
Los elementos finales de FoamWork pueden dejarse en su lugar para mejorar el aislamiento de la losa de hormigón prefabricado o reciclarse y volver a imprimirse para crear un nuevo encofrado.
Dado que en el proceso de fabricación aditiva no se generan recortes, esto significa que todo el sistema tiene el potencial de ser de cero residuos.
«Actualmente, producir geometrías de encofrado personalizadas es muy derrochador o simplemente no es viable», explicó Bedarf a Dezeen.
«Los encofrados huecos de plástico pueden utilizarse para reducir el hormigón en losas estandarizadas de gran tamaño y, para aplicaciones más pequeñas no estandarizadas, el encofrado complejo para hormigón se fabrica manualmente en madera o se corta por CNC a partir de espumas plásticas densas», añadió.
«Ambos enfoques requieren mucha mano de obra y desperdician gran cantidad de material en virutas y recortes.»
La geometría interna del panel de hormigón se optimizó para su forma particular, inspirándose en la manera en que el arquitecto italiano Pier Luigi Nervi desarrolló losas de piso en la década de 1940 con nervaduras a lo largo de sus principales líneas de tensión.
Pero la forma y la configuración de las celdas internas podrían personalizarse para crear una gama de elementos de construcción de hormigón, desde muros hasta cubiertas completas.
En un esfuerzo por abordar su desproporcionada huella de carbono, la Global Cement and Concrete Association se comprometió recientemente a alcanzar emisiones netas cero para 2050.
Para lograrlo, la industria trabaja en encontrar sustitutos del clínker —el ingrediente más intensivo en carbono del cemento— y en utilizar tecnologías de captura de carbono para eliminar las emisiones generadas en el proceso de producción de clínker.
Actualmente, el proceso consiste en calcinar carbonato de calcio a altas temperaturas para separar el calcio necesario para fabricar cemento del carbono, que se libera a la atmósfera.
Hasta que este tipo de innovaciones puedan adoptarse a gran escala, la forma más sencilla para los arquitectos de minimizar la huella de carbono incorporado de sus edificios, derivada de los materiales y la construcción, es utilizar materiales de alto contenido de carbono, como el hormigón y el acero, de manera más moderada y eficiente.
Actualmente, un gran número de edificios en el Reino Unido están sobredimensionados según el profesor de ingeniería de la Universidad de Cambridge Julian Allwood.
«Hemos realizado muchos estudios sobre la utilización del acero», afirmó durante la reciente Built Environment Summit de RIBA. «Y descubrimos que la mayoría de los edificios comerciales del Reino Unido están sobredimensionados hasta un 50 a 60 %.»
«Lo que podemos hacer hoy para reducir las emisiones en la construcción consiste en la eficiencia material, es decir, utilizar menos materiales, porque estos tienen emisiones incorporadas.»
